電氣主接線的確定

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1、 電氣主接線的確定1.1 引言變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要組成部分，它表明變電所內(nèi)的變壓器、各等級的輸電線路、無功補償設(shè)備以最優(yōu)化的接線方式與電力系統(tǒng)連接，同時也表明在變電所內(nèi)各種電氣設(shè)備的連接方式，從而完成輸配電任務(wù)。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產(chǎn)生直接的影響。1.1.1 主接線的設(shè)計原則1、考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用事決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同

2、，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。2、考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù) 510 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應(yīng)根據(jù)負荷的大小和分布，負荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源和出線回數(shù)。3、考慮負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。4、考慮主變壓器臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直

3、接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。5、考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負荷突增、設(shè)備檢修、故障停運情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。1.1.2 主接線設(shè)計的基本要求1.1.2 主接線設(shè)計的基本要求根據(jù)我國原能源部關(guān)于220500kV 變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程 S

4、DJ288 規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。1、可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。，經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對以往所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時可靠性不是絕對的，而是

5、相對的。一種主接線可靠性的標志：（1）斷路器檢修時是否影響供電；（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；（3）變電所全部停電的可能性；（4）有些國家以每年用戶不停電時間的百分比來表示供電可靠性，先進的指標都在 99.9%以上。2、靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性有以下幾方面要求：（1）操作的方便性。電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯。（2）調(diào)度的方便性。電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地

6、更改運行方式。并且在發(fā)生事故時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（3）擴建的方便性。對將來要擴建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴建的方便性。尤其是火電廠和變電站，在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。設(shè)計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮到從初期接線過度到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，將來可順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最少。3、經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾方面

7、考慮。（1）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。（2）占地面積少。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和對外費用。對大容量發(fā)電廠或變電站，在可能和允許條件下采取一次設(shè)計，分期投資、擴建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。（3）電能損耗少。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。1.2 各種母線的接線形式單母線接線及單母線分段接線1、單母線接線單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進線

8、回路。母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。單母接線的優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長期停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。綜上所述，這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。2、單母分段接線單母線用分段斷路器進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶

9、可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可用隔離開關(guān)分段，任一母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站 610KV 接線中。但是，由于這種接線對重要負荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負荷的出線回路較多、供電容量較大時，一般不予采用。3、單母線分段帶旁路母線的接線單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺旁路斷

10、路器，大大增加了投資。雙母線接線及分段接線1、雙母線接線雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器來實現(xiàn)。其特點有：供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的 610KV 配電裝置；3560KV 出線數(shù)超過 8 回，或連接電源較大、負荷較大時；110220KV 出線數(shù)為 5 回及以上時。2、雙母線分段接線為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電

11、源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時停電，而不必短期停電。雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置中，同時在 220550KV 大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。3、雙母線帶旁路母線的接線雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的

12、斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。1.3 主接線方案比較及確定根據(jù)對原始資料的分析，現(xiàn)將各電壓等級可能采用的較佳方案列出。進而，以優(yōu)化組合的方式，組成最佳可比方案。1.3.11.3.1 220KV 側(cè)主接線220KV 側(cè)主接線1、220KV 側(cè)主接線方案選擇因設(shè)計書規(guī)定 220KV 線路共 2 回，但考慮其今后的發(fā)展中預(yù)留兩回備用。所以根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分第二章第二節(jié)：5220KV 高壓配電裝置的基本接線及適用范圍。所以 220KV 線路可以選用雙母接線或單母線分段接線兩種方案。方案一：圖 1.1

13、雙母線接線方案二：圖 1.2 單母線分段接線2、220KV 方案比較與確定（1）：雙母線接線優(yōu)點：供電可靠，調(diào)度靈活，擴展方便。缺點：增加了隔離開關(guān)數(shù)目，檢修時容易誤操作。（2）單母線分段接線：優(yōu)點：線路簡單、靈活；經(jīng)濟性相對較好。缺點：可靠性相對較差。（3）由于該變電站主要用戶為工業(yè)用戶。通過對以上兩種接線優(yōu)缺點的分析，可見，對于 220kV 側(cè)若采用雙母線接線方式，其優(yōu)點是可靠性高，在不給用戶停電的情況下可以對出線的斷路器進行檢修，不使線路停電，擴展和調(diào)度都靈活；缺點是增加了隔離開關(guān)數(shù)目。鑒于 220KV 線路負荷具有相當?shù)闹匾?，處于可靠性考慮，這里選擇方案一雙母線接線方式。1.3.2

14、110KV 側(cè)主接線1、110KV 側(cè)主接線方案選擇因 110KV 線路 8 回，另外兩回備用，進出線回路數(shù)比較多。根據(jù)根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分 P48 頁，110KV220KV 配電裝置出線回路數(shù)為 5 回及以上時；或當 110KV220KV 配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為 4 回及以上時，系統(tǒng)可選用雙母線接線和雙母帶旁路接線兩種接線方案。方案一：圖 1.3 雙母線接線方案二:圖 1.4 雙母帶旁路接線2、110KV 方案比較與確定(1)雙母線接線：優(yōu)點：經(jīng)濟性較好，供電較可靠，調(diào)度靈活，擴展方便。缺點：當出線的斷路器進行檢修時，可能會影響用戶的部分供電。(2)雙母線

15、帶旁路接線：優(yōu)點：在不給用戶停電的情況下可以對出線的斷路器進行檢修，不影響用戶供電，供電可靠，調(diào)度靈活，擴展方便。缺點：經(jīng)濟性差，多了一個斷路器和數(shù)個隔離開關(guān)；占地面積大。(3)通過對以上兩種接線優(yōu)缺點的分析，可見，對于 110kV 側(cè)若采用雙母線接線的接線方式，其供電可靠性已經(jīng)足夠高，當一回出線出現(xiàn)故障，另一回出線任可以繼續(xù)供電，不致使用戶全部停電，擴展和調(diào)度都靈活。而雙母線帶旁路接線雖然保證當一回出線出現(xiàn)故障，可由旁路斷路器代替出線斷路器工作，但是缺點是增加了一臺斷路器和隔離開關(guān)數(shù)目，檢修時容易誤操作。所以從經(jīng)濟性考慮，選方案一雙母線接線的接線方式。1.3.3 10KV 側(cè)主接線1、10K

16、V 側(cè)主接線方案選擇由于原始資料上沒有提及 10KV 的負荷情況，但考慮到實際可能會遇到的情況，該變電站 10kV 線路會供給周邊的居民和本站的站用負荷，考慮今后發(fā)展10kV 預(yù)留線路 8 回作為備用。根據(jù) 電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分 P47頁。610KV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時，可選用單母分段接線及單母分段帶旁路接線兩種接線方案。方案一：圖 1.5 單母分段接線方案二：圖 1.6 單母分段帶旁路接線2、10KV 方案比較與確定(1)單母分段接線：優(yōu)點：母線經(jīng)斷路器分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；一段母線故障時（或檢修），僅停故障（或檢修）段工作

17、，非故障段仍可繼續(xù)工作。缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，接在該段母線上的電源和出線，在檢修期間必須全部停電；任一回路的斷路器檢修時，該回路必須停止工作。(2)單母分段帶旁路接線：優(yōu)點：母線經(jīng)斷路器分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；一段母線故障時（或檢修），僅停故障（或檢修）段工作，非故障段仍可繼續(xù)工作。在不給用戶停電的情況下可以對出線的斷路器進行檢修，不影響用戶供電。缺點：經(jīng)濟性差，多了一個斷路器和數(shù)個隔離開關(guān)；占地面積大。(3)通過對以上兩種接線優(yōu)缺點的分析，可見，對于 10kV 側(cè)若采用單母分段接線方式，其優(yōu)點是可靠性高，在不給用戶停電的情況下可以對出線的斷路器進行檢修，不使線路停電。擴展和調(diào)度都靈活；缺點是增加了隔離開關(guān)數(shù)目和斷路器，檢修時容易誤操作。10kV 線路回路雖多，但負荷不是很重要，所以考慮的主要是經(jīng)濟性，該接線方式采取方案一單母分段接線方式。1.4 電氣主接線簡圖